JP6338550B2 - 減速機構と該減速機構を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータの回転速度を減速する減速機構と、該減速機構を用いて吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

この種の従来の内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものがある。

このバルブタイミング制御装置は、スプロケットと連動回転する内歯歯車に噛合させた遊星歯車を遊星運動させて、該遊星運動をカムシャフトの運動へ変換させることにより、該カムシャフトとクランクシャフトとの相対回転位相を変化させるようになっている。

このバルブタイミング制御装置の作動中には、カムシャフトが開閉する吸気弁や排気弁の駆動反力によって前記カムシャフトから装置に変動トルクが伝達される。このトルクの伝達により前記遊星歯車が、内歯歯車に対してがたつきが発生して、内歯歯車との間で歯当たりすることによって異音が生じている。

そこで、遊星歯車の遊星キャリア(偏心軸部)の外周面の一部に形成された円弧状の凹溝と遊星歯車の中心孔との間に板ばねを介装し、この板ばねのばね力の作用線が前記遊星キャリアの外周面の偏心方向線に対して前記外周面の周方向へ傾斜させて、前記変動トルクを相殺して異音の発生を抑制するようになっている。

特開２００８−３８８８６号公報(図１２参照)

前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前記板ばねは、径方向外側に突出した円弧状に折曲形成されていると共に、長手方向の両端部が前記凹溝の底面に設けられた座金部材に弾接保持されている。

したがって、前記板ばねが圧縮変形して両端部が長手方向へ延出すると、この両端部が前記座金部材の外方へ傾斜状に立ち上がった両端部に係止して、それ以上の延出が規制されるおそれがある。

しかしながら、前記板ばねは、伸縮方向への弾性変形の繰り返しにより両端部が前記座金部材の両端部に移動が規制された際に、前記板ばねに応力集中が発生し易くなる。このため、板ばねは、前記応力集中の繰り返しによって耐久性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、付勢部材の長手方向の移動を規制可能としつつ該付勢部材の耐久性の向上を図り得る減速機構と、該減速機構を用いた内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の発明は、とりわけ、駆動回転体に一体的に設けられ、内周に複数の内歯が形成されていると共に、軸受部に径方向から対向する内歯構成部と、前記軸受部の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に転動自在に配置され、偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、従動回転体に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体の前記軸受部と内歯との間の径方向への移動を許容する保持部材と、前記偏心回転体の外周面または前記軸受部の内周面に形成された凹部と、該凹部内に収容されて、前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材と、
前記凹部の底面に設けられて、前記付勢部材の長手方向の移動を該付勢部材の内側で規制する規制部と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、付勢部材の長手方向の自由な移動を規制可能にできると共に、該付勢部材の耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の一実施形態を示す縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図１の一点鎖線で囲んだＤ部拡大図である。 本実施形態に供される偏心軸部を示し、Ａは偏心軸部の正面図、ＢはＡの要部拡大図である。 本実施形態に供される板ばねを示し、Ａは板ばねの俯瞰図、Ｂは側面図である。 図３の一点破線で囲んだＥ部拡大図である。 図３の一点破線で囲んだＦ部拡大図である。 第２実施形態に供される偏心軸部を示し、Ａは偏心軸部の正面図、ＢはＡの要部拡大図である。 本実施形態の凹部内に板ばねが収容保持された状態を示す拡大図である。

以下、本発明に係る減速機構を内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態では、バルブタイミング制御装置を吸気弁側に適用したものである。

このバルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する駆動回転体であるタイミングスプロケット１と、シリンダヘッド０１上にプレーンベアリング２９を介して回転自在に支持され、前記タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転するカムシャフト２と、タイミングスプロケット１の前方位置に配置されたカバー部材３と、タイミングスプロケット１とカムシャフト２の間に配置されて、機関運転状態に応じて両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構４と、を備えている。

前記タイミングスプロケット１は、全体が鉄系金属によって円筒状に形成され、内周面が段差径状のスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトからの回転力を受けるギア部１ｂと、前記スプロケット本体１ａの前端側に連続一体に設けられた内歯構成部１９と、から構成されている。

また、このタイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと前記カムシャフト２の前端部に設けられた後述する従動回転体である従動部材９との間に、１つの大径ボールベアリング４３が介装されており、この大径ボールベアリング４３によって、タイミングスプロケット１と前記カムシャフト２が相対回転自在に支持されている。

前記大径ボールベアリング４３は、外輪４３ａと、内輪４３ｂ及び該両輪４３ａ、４３ｂの間に介装されたボール４３ｃと、から構成されている。前記外輪４３ａは、スプロケット本体１ａの内周側に固定されているのに対して内輪４３ｂは、従動部材９の外周側に固定されている。

前記スプロケット本体１ａは、内周側に、前記カムシャフト２側に開口した円環溝状の外輪固定部１ｄが切欠形成されている。

前記内歯構成部１９は、前記スプロケット本体１ａの前端部外周側に一体に設けられ、位相変更機構４の前方へ延出した円筒状に形成されていると共に、内周には波形状の複数の内歯１９ａが形成されている。

また、前記内歯構成部１９の前端側には、後述するモータハウジング５と一体の円環状の雌ねじ形成部６が対向配置されている。

さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部１９と反対側の後端部には、円環状の保持プレート６１が配置されている。この保持プレート６１は、金属板材によって一体に形成され、図１に示すように、外径が前記スプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記大径ボールベアリング４３の外輪４３ａの内径よりも小さい径に設定されている。また、前記内周部６１ａの内周縁所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部６１ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部６１ｂは、図１及び図４に示すように、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するストッパ溝２ｂの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。さらに、前記保持プレート６１の外周部には、前記各ボルト７が挿通する６つのボルト挿通孔６１ｄが周方向の等間隔位置に貫通形成されている。

前記スプロケット本体１ａ（内歯構成部１９）及び保持プレート６１のそれぞれの外周部には、それぞれボルト挿通孔１ｃ、６１ｄが周方向のほぼ等間隔位置に６つ貫通形成されている。また、前記雌ねじ形成部６には、各ボルト挿通孔１ｃ、６１ｄと対応した位置に６つの雌ねじ孔６ａが形成されており、これらに挿通した６本のボルト７によって前記タイミングスプロケット１と保持プレート６１及びモータモータハウジング５が軸方向から共締め固定されている。

なお、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部１９が、後述する減速機構１２のケーシングとして構成されている。

また、前記スプロケット本体１ａと前記内歯構成部１９、保持プレート６１及び雌ねじ形成部６はそれぞれの外径がほぼ同一に設定されている。

前記カバー部材３は、チェーンカバー４９に固定されており、このチェーンカバー４９は、図１に示すように、シリンダヘッド０１と図外のシリンダブロックの前端側に前記タイミングスプロケット１に巻回された図外のチェーンを覆うよう上下方向に沿って配置固定されている。

前記カバー部材３は、図１及び図２に示すように、アルミニウム合金材によってカップ状に一体に形成されて、前記モータハウジング５の前端部を覆うように配置され、膨出状のカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの開口側の外周縁に一体に形成された円環状の取付フランジ３ｂと、から構成されている。前記カバー本体３ａの外周部側には円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に形成されており、この円筒壁３ｃは、内部に保持用孔３ｄが形成されて、この保持用孔３ｄの内周面に後述する保持体２８の一部が嵌合保持されている。

前記取付フランジ３ｂは、円周方向のほぼ等間隔位置に４つのボス部３ｅが周方向のほぼ等間隔位置（約９０°位置）に設けられている。この各ボス部３ｅには、図１に示すように、前記チェーンカバー４９の環状壁４９ａの周方向４箇所に形成された複数のボス部４９ｂ内の各雌ねじ孔に螺着するボルト５４が挿通するボルト挿通孔３ｆがそれぞれ貫通形成されており、前記各ボルト５４によってカバー部材３がチェーンカバー４９に固定されている。

また、前記カバー本体３ａの外周側の段差部内周面と前記モータハウジング５の外周面との間には、大径なオイルシール５０が介装されている。この大径オイルシール５０は、横断面ほぼコ字形状に形成されて、合成ゴムの基材の内部に芯金が埋設されていると共に、外周側の円環状基部が前記カバー部材３の内周面に設けられた段差円環部に嵌着固定されている。

前記モータハウジング５は、図１に示すように、鉄系金属材をプレス成形によって有底筒状に形成された筒状のハウジング本体５ａと、該ハウジング本体５ａの前端開口を封止する封止プレート１１と、を備えており、この封止プレート１１は、中央の金属板と、該金属板を挟んだ両側に合成樹脂材の非磁性材とから構成されている。

前記ハウジング本体５ａは、後端側に円板状の隔壁５ｂを有し、該隔壁５ｂのほぼ中央に後述する偏心軸部３９を挿通させる大径な軸部挿通孔５ｃが形成されていると共に、該軸部挿通孔５ｃの孔縁にカムシャフト２軸方向へ突出した円筒状の延出部５ｄが一体に設けられている。

前記カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有していると共に、前端部に前記フランジ部２ａが一体に設けられている。

このフランジ部２ａは、図１に示すように、外径が後述する従動回転体である従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく設定されて、各構成部品の組み付け後に、前端面の外周部が前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂの軸方向外端面に当接配置されるようになっている。また、フランジ部２ａの前端面が従動部材９に軸方向から当接した状態でカムボルト１０によって軸方向から結合されている。

また、前記フランジ部２ａの外周には、図４に示すように、前記保持プレート６１のストッパ凸部６１ｂが係入するストッパ凹溝２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されて、この長さ範囲で回動したストッパ凸部６１ｂの両端縁が周方向の対向縁２ｃ、２ｄにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側あるいは最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。

前記ストッパ凸部６１ｂとストッパ凹溝２ｂによってストッパ機構が構成されている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの端面が小径ボールベアリング３７の内輪を軸方向から支持していると共に、軸部１０ｂの外周に前記カムシャフト２の端部から内部軸方向に形成された雌ねじに螺着する雄ねじ１０ｃが形成されている。

前記従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１及び図２に示すように、後端側(カムシャフト２側)に形成された円板状の固定端部９ａと、該固定端部９ａの内周前端面から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、から構成されている。また、前記固定端部９ａの外周部には、複数のローラ４８を保持する円筒状の保持部材である保持器４１が一体に設けられている。

前記固定端部９ａは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によってフランジ部２ａに軸方向から圧接固定されている。

前記円筒部９ｂは、図１に示すように、中央に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｃが貫通形成されていると共に、外周側には軸受部材(第２軸受部)であるニードルベアリング３８が設けられている。

前記保持器４１は、図１及び図６に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から前方へ断面ほぼＬ字形状に折曲されて、前記円筒部９ｂと同方向へ突出した有底円筒状に形成されている。

この保持器４１の筒状先端部４１ａは、前記雌ねじ形成部６と前記延出部５ｄとの間に形成された円環凹状の収容空間Ｓを介してモータハウジング本体５ａの隔壁５ｂ方向へ延出している。また、前記筒状先端部４１ａの周方向のほぼ等間隔位置には、図１〜図３に示すように、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数のローラ保持孔４１ｂが周方向の等間隔位置に複数形成されている。このローラ保持孔４１ｂは、前記各ローラ４８の保持器４１の径方向の移動を許容しつつ周方向の移動を規制するようになっていると共に、その全体の数が前記内歯構成部１９の内歯１９ａの全体の歯数よりも１つ少なくなっている。

また、前記固定端部９ａの外周部と保持器４１の底部側結合部との間には、前記大径ボールベアリング４３の内輪４３ｂが軸方向の位置決めを行いつつ圧入固定される内輪固定部６３が切欠形成されている。

前記位相変更機構４は、前記従動部材９の円筒部９ｂの前端側に配置された前記電動モータ８と、該電動モータ８の回転速度を減速してカムシャフト２に伝達する前記減速機構１２と、から主として構成されている。

前記電動モータ８は、図１及び図２に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークである前記モータハウジング５と、該モータハウジング５の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１３と、モータハウジング５の内周面に固定されたステータである半円弧状の一対の永久磁石１４，１５と、前記封止プレート１１に固定された固定子１６と、を備えている。

前記モータ出力軸１３は、段差円筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部１３ｃを介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、保持体２８側の小径部１３ｂと、から構成されている。前記大径部１３ａは、外周に鉄心ロータ１７が圧入固定されていると共に、後端側に減速機構１２の一部を構成する偏心回転軸である偏心軸部３９が一体に設けられている。また、前記大径部１３ａの内周には、前記各ベアリング３７，３８が圧入されている。

一方、前記小径部１３ｂは、外周に円環部材２０が圧入固定されていると共に、該円環部材２０の外周面にコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されて前記段差部１３ｃの外面によって軸方向の位置決めがなされている。前記円環部材２０は、その外径が前記大径部１３ａの外径とほぼ同一に形成されていると共に、軸方向の長さが小径部１３ｂよりも僅かに短く形成されている。

前記小径部１３ｂの内周面には、モータ出力軸１３や偏心軸部３９内に供給されて前記各ベアリング３７，３８を潤滑するための潤滑油の外部への漏洩を抑制する栓体５５が圧入固定されている。

前記鉄心ロータ１７は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル１８のコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。

一方、前記コミュテータ２１は、導電材によって円環状に形成されて、前記鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに前記コイル１８の引き出されたコイル線の端末が電気的に接続されている。

前記永久磁石１４，１５は、全体が円筒状に形成されて円周方向に複数の磁極を有していると共に、その軸方向の位置が前記鉄心ロータ１７の固定位置よりも前方にオフセット配置されている。

前記固定子１６は、図５に示すように、前記封止プレート１１の一部を構成し、内周側に一体的に設けられた円板状の樹脂プレート２２と、該樹脂プレート２２の内側に設けられた一対の樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂと、該各樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂの内部に径方向に沿って摺動自在に収容配置されて、コイルスプリング２４ａ、２４ｂのばね力で各先端面が前記コミュテータ２１の外周面に径方向から弾接する切換用ブラシである一対の第１ブラシ２５ａ、２５ｂと、前記樹脂ホルダー２３ａ、２３ｂの前端面に、各外端面を露出した状態で埋設固定された内外二重の円環状の給電用スリップリング２６ａ、２６ｂと、前記各第１ブラシ２５ａ、２５ｂと各スリップリング２６ａ、２６ｂを電気的に接続するピグテールハーネス２７ａ、２７ｂと、から主として構成されている。

前記封止プレート１１は、外周部が前記モータハウジング５の前端部内周に形成された凹状段差部にかしめによって位置決め固定されていると共に、中央位置には、モータ出力軸１３の一端部などが挿通される軸挿通孔１１ａが貫通形成されている。

前記カバー本体３ａには、合成樹脂材によって一体的にモールドされた保持体２８が固定されている。この保持体２８は、図１及び図２に示すように、側面視ほぼＬ字形状に形成され、前記保持用孔３ｄに挿入されるほぼ円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａの上端部に有するコネクタ部２８ｂと、前記ブラシ保持部２８ａの一側面に一体に突設されて、前記カバー本体３ａにボルト固定されるブラケット部２８ｃと、内部に大部分が埋設された一対の給電用端子片３１、３１と、から主として構成されている。

前記ブラシ保持部２８ａは、ほぼ水平方向（軸方向）に延設されて、内部の上下位置（モータハウジング５の軸心に対して内外周側）に平行に形成された一対の有底円柱状の固定用孔内に一対の角筒状のブラシ案内部がそれぞれ固定されている。また、各ブラシ案内部の内部には、各先端面が前記各給電用スリップリング２６ａ、２６ｂに軸方向からそれぞれ当接する一対の給電用ブラシ３０ａ、３０ｂが軸方向へ摺動自在に保持されている。この各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂは、角筒状に形成されて所定の軸方向長さに設定されていると共に、前記各給電用スリップリング２６ａ、２６ｂとともに給電機構の一部を構成している。

前記一対の固定用孔の底部側に位置する底壁には、後述する各ピグテールハーネスが挿通される透孔がそれぞれ貫通形成されていると共に、前記底壁の外側には前記各透孔が臨む空間Ｓが形成されている。この空間Ｓは、軸方向の一端開口が前記保持体２８と同じ合成樹脂材によって形成された円形状のキャップ３６によって液密的に閉止されている。

前記一対の給電用端子片３１，３１は、上下方向に沿って平行かつクランク状に形成されて、一方側（下端側）の各端子３１ａ、３１ａが前記底壁の外面に露出状態で配置されている一方、他方側（上端側）の各端子３１ｂ、３１ｂが前記コネクタ部２８ｂの雌型嵌合溝２８ｄ内に突設されている。また、前記他方側端子３１ｂ、３１ｂは、図外の雌端子やハーネスを介して図外のコントロールユニットに接続されている。

前記各給電用ブラシ３０ａ、３０ｂは、図１及び図２にも示すように、ほぼ長方体状に形成されて、この各後端面と前記各固定用孔の孔縁、つまり底壁内面との間に弾装された一対の第２コイルスプリング３２ａ、３２ｂのばね力によってそれぞれ前記各スリップリング２６ａ、２６ｂ方向へ付勢されている。

また、前記給電用ブラシ３０ａ、３０ｂの後端部と前記一方側端子３１ａ、３１ａとの間には、可撓変形可能な一対の図外のピグテールハーネスが設けられている。

前記ブラシ保持部２８ａの基部側外周に形成された円環状の嵌着溝内には、シール部材３４が保持されている。

前記ブラケット部２８ｃは、図２に示すように、ほぼ中央位置にボルト挿通孔２８ｅが貫通形成されている。この各ボルト挿通孔２８ｅには、前記カバー本体３ａに形成された図外の雌ねじ孔に螺着するボルトが挿通されて前記保持体２８全体をカバー本体３ａに固定するようになっている。

前記モータ出力軸１３と偏心軸部３９は、前記従動部材９の円筒部９ｂ先端側に一体に形成された薄肉筒部の外周面に設けられた小径ボールベアリング３７と、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられて小径ボールベアリング３７の軸方向側部に配置された前記ニードルベアリング３８(第２軸受部)とによって回転自在に支持されている。

前記ニードルベアリング３８は、図６にも示すように、偏心軸部３９の内周面に圧入された円筒状のリテーナ３８ａと、該リテーナ３８ａの内部に回転自在に保持された複数のニードルローラ３８ｂと、から構成されている。このニードルローラ３８ｂは、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面を転動している。

また、前記モータ出力軸１３(偏心軸部３９)の外周面と前記モータハウジング５の延出部５ｄの内周面との間には、減速機構１２(ケーシング)の内部から電動モータ８(モータハウジング５）内への潤滑油の流入を阻止する小径なオイルシール４６が設けられている。

前記コントロールユニットは、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、アクセル開度センサなど各種のセンサ類から情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、機関制御を行うと共に、前記コイル１８に通電してモータ出力軸１３の回転制御を行い、減速機構１２を介してカムシャフト２のタイミングスプロケット１に対する相対回転位相を制御するようになっている。

前記減速機構１２は、図１〜図３に示すように、偏心回転運動を行う偏心回転体である円筒状の偏心軸部３９と、該偏心軸部３９の外周に設けられた軸受部である中径ボールベアリング４７と、該中径ボールベアリング４７の外周に設けられた複数の転動体であるローラ４８と、該各ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する前記保持器４１と、該保持器４１と一体の前記従動部材９と、から主として構成されている。

前記偏心軸部３９は、図１及び図３にも示すように、前記モータ出力軸１３の大径部１３ａの外端縁から一体に延出形成されて、外径が前記モータ出力軸１３の大径部１３ａの外径とほぼ同じ大きさに形成されていると共に、外周面に円環溝状のカム面３９ａが形成されている。

このカム面３９ａは、円周方向の肉厚が変化して外径の軸中心Ｙがモータ出力軸１３の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心しており、最小肉厚部３９ｂから径方向反対側にある最大肉厚部に凹部４０が形成されていると共に、該凹部４０内に付勢部材(ばね部材)である板ばね４２が収容されている。

具体的に説明すると、前記凹部４０は、図６、図７Ａ，Ｂに示すように、前記偏心軸部３９の最大肉厚部の外周部を接線方向に沿って長方形状に切欠形成されて、縦断面Ｄカット状（三日月状）に形成されていると共に、底面４０ａの長手方向の中央位置が外側径方向へ円弧状に膨出した規制部４４が一体に形成されている。

また、前記凹部４０は、図６に示すように、その幅方向の長さＷが前記中径ボールベアリング４７の後述する外輪４７ａの幅よりもＷ１よりも小さく形成されていると共に、前記外輪４７ａの幅中心側に形成されて、つまり外輪４７ａの両端縁より内側の領域に形成されている。

前記規制部４４は、曲率半径が比較的大きな円弧状に形成されて、両端部４４ａ、４４ｂが前記底面４０ａの平坦な両端部に４０ｂ、４０ｃになだらかに連結されていると共に、その形成領域Ｋが前記底面４０ａ全体のほぼ１／２程度に設定され、長手方向の中心線Ｐを中心として左右対称形状に形成されている。

前記板ばね４２は、図８Ａ，Ｂ及び図９に示すように、ほぼ長方形のステンレス鋼板を円弧状に折曲形成されてなり、前記凹部４０の底面４０ａ両端面４０ｂ、４０ｃに当接する長手方向の両端部４２ａ、４２ｂがほぼ水平状に折曲形成されていると共に、長手方向の中央位置が円弧頂部４２ｃになっている。また、この板ばね４２の内面、つまり両端部４２ａ、４２ｂを除く内面と規制部４４の外面との間には、板ばね４２の自由な弾性変形を許容する円弧状の隙間Ｓ１が形成されている。

この板ばね４２は、幅長さＷ３が前記凹部４０の幅長さＷよりも僅かに小さく形成されて、自身の伸縮方向への弾性変形時にも両側縁４２ｄ、４２ｅが凹部４０の幅方向の対向両内側面に干渉することないように形成されている。さらに、板ばね４２の長手方向の長さＬは、前記凹部４０の長さよりも十分に小さく形成されて、凹部４０内での自由な伸縮方向への弾性変形を許容するようになっている。

そして、図９に示すように、この板ばね４２が、凹部４０内にセットされた状態では、両端部４２ａ、４２ｂの各下端面が前記凹部４０の底面４０ａ両端面４０ｂ、４０ｃの前記規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂ近傍に面接触状態で当接している一方、前記頂部４２ｃは前記中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に対して若干の隙間をもって対向している。つまり、板ばね４２が凹部４０内にセットされた状態では、両端部４２ａ、４２ｂが凹部底面４０ａの両端面４０ｂ、４０ｃに弾接すると共に、頂部４２ｃも前記ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に弾接して相対的な逆方向のばね力が作用してばね荷重が付与されるのである。

前記中径ボールベアリング４７は、図１及び図３に示すように、内輪４７ａと、外輪４７ｂ及び両輪４７ａ、４７ｂとの間に介装されたボール４７ｃと、から構成されて、前記ニードルベアリング３８の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置されている。

前記内輪４７ａは、図１及び図６、図９に示すように、内周面４７ｄが前記偏心軸部３９のカム面３９ａの外周面に圧入されることなく、前記凹部４０側では約０．１ｍｍの微小隙間Ｃをもって対向し、これによって前記板ばね４２のばね力を確保するようになっていると共に、前端縁がモータ出力軸１３の大径部１３ａとの間の段差縁３９ｂに当接している一方、後端縁が前記カム面３９ａの先端側に嵌着固定されたスナップリング５３に当接して、前記段差縁３９ｂと相俟って軸方向の位置決めがされつつカム面３９ａからの抜け出しが規制されるようになっている。

一方、前記外輪４７ｂは、軸方向で固定されることなくフリーな状態になっている。つまり、この外輪４７ｂは、軸方向の電動モータ８側の一端面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他端面がこれに対向する保持器４１の内側面との間に微小な第１隙間Ｃ１が形成されてフリーな状態になっている。また、この外輪４７ｂの外周面には、前記各ローラ４８の外周面が転動自在に当接していると共に、この外輪４７ｂの外周側には、図１に示すように円環状の第２隙間Ｃ２が形成されて、この第２隙間Ｃ２によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心軸部３９の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。

前記ボールベアリング４７の外輪４７ｂの外径は、図６にも示すように、前記従来における通常一般のボールベアリングの外輪の外径とほぼ同一に設定されているが、前記内輪４７ａの径方向の肉厚ｔは、通常一般のボールベアリングの内輪の径方向の肉厚よりも大きく設定されている。したがって、内輪肉厚ｔは、前記外輪４７ｂの径方向の肉厚ｔ１よりも大きく設定されている。

よって、前記内輪４７ａは、外径が通常よりも必然的に大きく形成されていることから、前記ボール４７ｃの個数を前記通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置してある。

前記各ローラ４８は、鉄系金属によって形成され、前記中径ボールベアリング４７の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部１９の内歯１９ａに嵌入すると共に、保持器４１のローラ保持孔４１ｂの両側縁によって周方向へガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。

また、前記各ローラ４８を、前記保持器４１のローラ保持孔４１ｂ内に収容した状態で前記内歯構成部１９の各内歯１９ａと中径ボールベアリング４７の外輪４７ｂとの間にセットした場合には、図１０に示すように、ローラ４８の外面と内歯１９ａの内面との間に、微小なラジアルクリアランスＣ３が形成されると共に、ローラ４８の外面とローラ保持孔４１ｂの対向する一方の側面４１ｃとの間に、微小なケージクリアランスＣ４が形成されている。これらのクリアランスＣ３、Ｃ４は、減速機構１２の変換作動時おいて前記ローラ４８の転動初期の作動応答性を確保するために必要なものである。

また、前記ラジアルクリアランスＣ３(バックラッシ)は、前記偏心軸部３９のカム面３９ａと内輪４７ａの内周面との間の前記微小隙間Ｃよりも小さく設定されて、前記板ばね４２のばね力によって前記ラジアルクリアランスＣ３(バックラッシ)が吸収可能になっている。

前記減速機構１２のケーシング内部には、前記シリンダヘッド０１の軸受２９の内部に形成されて、図外のメインオイルギャラリーから潤滑油が供給される図外の油供給通路から前記カムシャフト２の内部軸方向に形成された油供給孔５１と、前記ニードルベアリング３８と中径ボールベアリング４７の付近に開口した前記小径なオイル孔５２と、から潤滑油が内部に供給されようになっている。

この潤滑油供給手段によって、前記収容空間Ｓ内に潤滑油が供給されて滞留し、ここから中径ボールベアリング４７や各ローラ４８を潤滑すると共に、さらには偏心軸部３９とモータ出力軸１３の内部に流入してニードルベアリング３８や小径ボールベアリング３７などの可動部の潤滑に供されるようになっている。そして、前記収容空間Ｓ内に滞留した潤滑油は、前記小径オイルシール４６によってモータハウジング５内へのリークが抑制されている。
〔本実施形態の作用〕
まず、機関のクランクシャフトが回転駆動するとタイミングチェーン４２を介してタイミングスプロケット１が回転して、その回転力が内歯構成部１９と雌ねじ形成部６を介してモータハウジング５、つまり電動モータ８が同期回転する。一方、前記内歯構成部１９の回転力が、各ローラ４８から保持器４１及び従動部材９を経由してカムシャフト２に伝達される。これによって、カムシャフト２のカムが吸気弁を開閉作動させる。

そして、機関始動後の所定の機関運転時には、前記コントロールユニットから各端子片３１，３１、各ピグテールハーネス及び給電用ブラシ３０ａ、３０ｂや各スリップリング２６ａ、２６ｂなどを介して電動モータ８のコイル１８に通電される。これによって、モータ出力軸１３が回転駆動され、この回転力が減速機構１２を介してカムシャフト２に減速された回転力が伝達される。

すなわち、前記モータ出力軸１３の回転に伴い偏心軸部３９が偏心回転すると、各ローラ４８がモータ出力軸１３の１回転毎に保持器４１の各ローラ保持孔４１ｂで径方向へガイドされながら前記内歯構成部１９の一つの内歯１９ａを乗り越えて隣接する他の内歯１９ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。この各ローラ４８の転接によって前記モータ出力軸１３の回転が減速されつつ前記従動部材９に回転力が伝達される。このときの減速比は、前記ローラ４８の個数などによって任意に設定することが可能である。

これにより、カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換されて、吸気弁の開閉タイミングを進角側あるいは遅角側に変換制御する。

前記タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の正逆相対回転の最大位置規制(角度位置規制)は、前記ストッパ凸部６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝２ｂの各対向面２ｃ、２ｄのいずれか一方に当接することによって行われる。

すなわち、前記従動部材９が、前記偏心軸部３９の偏心回動に伴ってタイミングスプロケット１の回転方向と同方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの一側面がストッパ凹溝２ｂの一方側の対向面１ｃに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が進角側へ最大に変更される。

一方、従動部材９が、タイミングスプロケット１の回転方向と逆方向に回転することによって、ストッパ凸部６１ｂの他側面がストッパ凹溝２ｂの他方側の対向面２ｄに当接してそれ以上の同方向の回転が規制される。これにより、カムシャフト２は、タイミングスプロケット１に対する相対回転位相が遅角側へ最大に変更される。

この結果、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ最大に変換されて、機関の燃費や出力の向上が図れる。

そして、本実施形態では、前記電動モータ８のモータ出力軸１３の回転に伴って前記偏心軸部３９が回転すると、前記凹部４０を介して最大肉厚部に位置する板ばね４２のばね力によって中径ボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面に径方向に弾接しつつ該ボールベアリング４７全体を径方向へ押圧する。これによって、前記ローラ４８が、図１０の太い矢印方向へ押し上げられて前記ラジアルクリアランスＣ３（バックラッシ）を低減させる。

このラジアルクリアランスＣ３を低減させることにより、回転方向のクリアランスＣ４を低減させることが可能になり、ローラ４８と内歯１９ａ内面との強い干渉が抑制されて、振動や打音の発生を十分に低減させることが可能になる。この結果、減速機構１２の品質の低下を抑えることができる。

なお、前記板ばね４２のばね力によって前記各クリアランスＣ３，Ｃ４を小さくすることになるが、構造的に小さく（狭く）するのではなく板ばね４２の弾性力によって小さくするので、減速機構１２の作動応答性には影響がない。

前記板ばね４２の頂部４２ｃが前記内輪４７ａの内周面４７ｄに弾性的に当接することから、該当接点が前記凹部４０と内輪４７ａの最長距離の部分に自動調心される。

また、前記板ばね４２は、弾性変形時に前記凹部４０内において規制部４４との間の隙間Ｓ１を介して自由な伸縮方向の弾性変形を行うことができるので、前記凹部底面４０ａの平坦な両側面４０ｂ、４０ｃに沿って自由に摺動することから、安定したばね荷重が得られる。

さらに、前記板ばね４２が、前述のように、伸縮方向の弾性変形中などにおいて、周方向(長手方向)へ例えば図９の右方向へ所定以上移動しようとすると、前記板ばね４２の一端部４２ａの内端縁４２ｆが規制部４４の一端部４４ａの端縁に当接してそれ以上の右方向への自由な移動が規制される。

すなわち、前述のように、前記偏心軸部３９の偏心回転に伴いボールベアリング４７も偏心回転するが、偏心軸部３９の外周面３９ａと内輪４７ａとに間には前記微小隙間Ｃが存在することから、互いに僅かながら自由な相対回転が発生し、一方、前記板ばね４２は、前記凹部４０内での伸縮変形や偏心軸部３９と内輪４７ａの相対回転などに起因して左右長手方向へ移動するおそれがある。

そこで、前記板ばね４２が、長手方向へ移動すると両端部４２ａ、４２ｂのいずれかの各内端縁が前記規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂのいずれかの端縁に当接してそれ以上の移動を規制する。

したがって、前記板ばね４２の過度な左右方向への移動によって、両端部４２ａ、４２ｂのいずれかが、前記偏心軸部３９の外周面とボールベアリング４７の内輪４７ａの内周面との間の隙間に噛み込まれてしまう、といった問題を未然に防止することが可能になる。

特に、本実施形態では、前記板ばね４２の過度な移動を、該板ばね４２の内側にある前記規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂによって内側から規制するので、板ばね４２に対する応力集中の発生を十分に抑制することができる。つまり、前記従来の技術のように、両端部４２ａ、４２ｂが座金部材によって外側から規制されることによる応力集中の発生がなくなるので、前記弾性変形が繰り返し行われても板ばね４２のへたりなどの現象が抑制されて耐久性の向上が図れる。

また、板ばね４２の両端部４２ａ、４２ｂが凹部４０の平坦な両端面４０ｂ、４０ｃに当接することによって、板ばね４２の弾性変形時における傾きが抑制されて、バックラッシのバラツキの発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、前記規制部４４が、前記凹部４０の底面４０ａに一体に形成されていることから、従来のように別途に規制部を設ける必要がなくなるので、部品点数の増加を抑制することができる。この結果、製造作業が容易になると共に、コストの低減化が図れる。

さらに、前記中径ボールベアリング４７は、内輪４７ａの径方向の肉厚ｔが外輪４７ｂの径方向の肉厚ｔ１よりも大きく設定されていることから、内輪４７ａと外輪４７ｂとの間の各ボール４７ｃの個数を通常一般のボールベアリングのボールの数よりも多く配置することができる。

このため、装置の駆動中にボールベアリング４７に発生する荷重を各ボール４７ｃに分散させることが可能になる。これによって、ボールベアリング４７の負荷が軽減されるので、耐久性の低下を抑制できる。

しかも、ボールベアリング４７の内輪４７ａと外輪４７ｂを含めた全体の外径を可及的に小さくすることができるので、装置の径方向の大きさを十分に小さくすることができる。これによって、装置の小型化も図れる。
〔第２実施形態〕
図１１及び図１２は第２実施形態を示し、基本構造は第１実施形態と同じであるが、異なるところは、凹部４０の底面４０ａと前記規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂの構造を変更したものである。

すなわち、前記凹部４０の底面４０ａの両端面４０ｂ、４０ｃが規制部４４の円弧形状とは逆の円弧面状に形成されて規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂとはなだらかなウエーブ状の曲面で連続的に結合されている。

したがって、前記板ばね４２は、図１２に示すように、その両端部４２ａ、４２ｂが前記規制部４４の両端部４４ａ、４４ｂに弾接しているが、前記板ばね４２に伸縮力が作用して弾性変形すると、両端部４２ａ、４２ｂが前記凹部４０のなだらから円弧面状の両端面４０ｂ、４０ｃに沿って摺動する。このため、前記板ばね４２の伸縮変形作用が滑らかになり、つまり、前記板ばね４２に対するばね荷重の急激な変化が抑制されて、安定したばね荷重を付与することができる。

また、前記板ばね４２が、図１２中、例えば右方向へ移動した際には、一端部４２ａが前記規制部４４の一端部４４ａと凹部底面４０ａの一端面４０ｂとの間の連結箇所のなだらかな円弧面に当接してそれ以上の移動が規制されることから、穏やかな規制作用が得られ、集中応力の発生抑制効果をさらに発揮できる。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、ボールベアリング４７の内輪４７ａの径方向の肉厚ｔを、装置の大きさや仕様によってさらに大きくして、各ボール４７ｃの個数を増加させることも可能である。これによって、さらに荷重を分散させて負荷を低減させることもできる。

また、前記ボールベアリング４７の内輪４７ａの一側面に、オイルシール４６を近接配置することによって、該オイルシール４６のカムシャフト２方向への不用意な移動を規制することができる。

また、凹部４０(付勢部材収容部)は、前記偏心軸部３９の最大肉厚部の外周部を接線方向に沿って長方形状に切欠形成されていればよく、前記凹部４０は軸方向一端側が開放されていてもよい。

前記実施形態から把握される以下の請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記規制部の頂部側の外面と前記円弧状の付勢部材の内面との間に、円弧状の隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、前記規制部と付勢部材との間に隙間が形成されていることから、前記付勢部材のばね作用が阻害されることがなく、常時良好なばね反力を確保できる。
〔請求項ｂ〕請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記凹部の底面は、前記規制部の長手方向の両端面が平坦状に形成されていると共に、前記平坦状の両端面に前記ばね部材の両端部が当接していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、ばね部材の両端部が規制部の平坦な両端面に当接することによって、ばね部材の弾性変形時における傾きが抑制されて、バックラッシのバラツキの発生を抑制することができる。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記規制部と両端面との連結箇所を円弧面状に形成したことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、連結箇所が曲面状に形成されていることから、ばね部材の弾性変形時における両端部による前記連結箇所との集中応力の発生が抑制される。

〔請求項ｄ〕請求項ｂに記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記凹部の底面は、前記規制部の長手方向の両端部側の両端面が前記規制部の円弧と逆円弧状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、板ばねの両端部に発生するばね荷重を、逆円弧状の前記両底面部によって受けることから前記ばね荷重の急激な変化が抑制されて、安定したばね荷重を付与することができる。

〔請求項ｅ〕請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
前記偏心回転体の内周に、前記従動回転体を軸支する第２軸受部を圧入し、
前記付勢部材は、前記凹部の底部と少なくとも２ヵ所で接触し、
前記凹部の底部は、前記付勢部材が接触する前記２ヵ所（４０ｂ、４０ｃ）を結んで形成される仮想面に対し、前記付勢部材の接触する前記２ヵ所よりも径方向外側が前記仮想面と同一もしくは径方向内側に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。

この発明によれば、偏心軸の凹部両端が軸受の内周に開口しているので、従来のように凹部の周方向端部が壁のように形成されているものに対して肉厚変化が抑えられる。

このようにすると、偏心回転体の内周に第２軸受を圧入するような場合に、圧入により偏心回転体に応力集中が起こって破損する恐れを抑制できる。

また、偏心軸の凹部の長手方向両端が開口していることで、板ばねの長手方向端部が偏心回転体と軸受の間に挟み込まれるおそれが生じるが、前記規制部によって周方向移動が規制されていることから、板ばねの長手方向端部が偏心回転体と軸受の間に挟み込まれるおそれる恐れが抑制される。

１…タイミングスプロケット（駆動回転体）
１ａ…スプロケット本体
２…カムシャフト
４…位相変更機構
５…モータハウジング
８…電動モータ
９…従動部材（従動回転体）
１２…減速機構
１３…モータ出力軸
１９…内歯構成部
１９ａ…内歯
４０…凹部
４０ａ…底面
４０ｂ、４０ｃ…両端面
４１…保持器（保持部材）
４１ａ…先端部
４１ｂ…ローラ保持孔
４２…板ばね（付勢部材）
４２ａ、４２ｂ…両端部
４２ｃ…頂部
４４…規制部
４４ａ、４４ｂ…両端部
４７…中径ボールベアリング
４７ａ…内輪
４７ｂ…外輪
４７ｃ…ボール
４８…ローラ（転動体）

Claims (9)

1. クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
   カムシャフトに固定され、前記駆動回転体から回転力が伝達される従動回転体と、
   前記駆動回転体に対して相対回転可能なモータ出力軸を有する電動モータと、
   前記モータ出力軸から回転力が伝達されて、軸心が前記モータ出力軸の回転中心に対して偏心回転する偏心回転体と、
   該偏心回転体の外周側に設けられた軸受部と、
   前記駆動回転体に一体的に設けられ、内周に複数の内歯が形成されていると共に、前記軸受部に径方向から対向する内歯構成部と、
   前記軸受部の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に転動自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、
   前記従動回転体に設けられ、前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体の前記軸受部と内歯との間の径方向への移動を許容する保持部材と、
   前記偏心回転体の外周面または前記軸受部の内周面に形成された凹部と、
   該凹部内に収容されて、前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材と、
   前記凹部の底面に設けられ、前記付勢部材の長手方向の移動を該付勢部材の内側で規制する規制部と、
   を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記付勢部材は、径方向の外方へ突出した円弧状に折曲形成された板ばねによって構成されている一方、
   前記規制部は、前記凹部の底面に径方向の外方へ突出した円弧凸状に形成されていると共に、前記規制部の長手方向の一端部または他端部に、これらに対応する前記板ばねの長手方向の一端部または他端部が当接して移動を規制することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記凹部は、底面の長手方向の両端面が前記規制部の両端部と連続する凹状の円弧面に形成されていると共に、前記付勢部材の両端部が前記凹部底面の両端面に当接していることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記凹部はＤカット状に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記偏心回転体の外周面と前記軸受部の内周面との間にクリアランスが形成されていると共に、該クリアランスが前記軸受部の外周面と内歯構成部及び転動体の外周面との間に形成される径方向の最大クリアランスよりも大きく設定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 電動モータのモータ出力軸から回転力が伝達されて、軸心が前記モータ出力軸の回転中心に対して偏心回転する偏心回転体と、
   該偏心回転体の外周側に設けられた軸受部と、
   前記軸受部の外輪の外周側にクリアランスを介して設けられ、内周に複数の内歯が形成された内歯構成部を有するハウジングと、
   前記軸受部の外輪の外周面と前記内歯構成部の各内歯との間に転動自在に配置され、前記偏心回転軸の偏心回転によって前記内歯との噛み合い箇所が周方向へ移動する複数の転動体と、
   前記各転動体の間を隔成しつつ該各転動体の径方向の移動を許容する保持部材と、
   前記偏心回転体の外周面または前記軸受部の内輪の内周面に形成された凹部と、
   該凹部内に収容されて、前記軸受部を介して前記転動体を前記内歯の歯底面方向へ付勢する付勢部材と、
   前記凹部の底面に設けられ、前記付勢部材の長手方向の移動を該付勢部材の内側で規制する規制部と、
   を有することを特徴とする減速機構。
7. 請求項６に記載の減速機構において、
   前記付勢部材は、径方向の外方へ突出した円弧状に折曲形成された板ばねによって構成されている一方、
   前記規制部は、前記凹部の底面に径方向の外方へ突出した円弧凸状に形成されていると共に、長手方向の一端部または他端部にこれらに対応する前記板ばねの長手方向の一端部または他端部が当接して移動を規制することを特徴とする減速機構。
8. 請求項７に記載の減速機構において、
   前記凹部は、底面の長手方向の両端面が前記規制部の両端部に連続した凹状の円弧面に形成されていると共に、前記付勢部材の両端部が前記凹部の両端面に当接していることを特徴とする減速機構。
9. 請求項８に記載の減速機構において、
   前記付勢部材は、前記両端部が前記凹部の底面に接触し、
   前記凹部の底面は、前記付勢部材の両端部が接触する箇所と該接触箇所よりも外側が凹状の円弧面に形成されていることを特徴とする減速機構。

Images